Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Методология исследования самоорганизации геосистем 8
1.1. Постановка задачи 8
1.2. Развитие представлений о самоорганизации геосистем 8
1.3. Теория геосистем 15
1.4. Основные методические приемы 20
1.5 Выводы .31
ГЛАВА 2. Факторы самоорганизации геосистем южного Прибайкалья .. 33
2.1. Постановка задачи 33
2.2. Физико-географическая характеристика территории исследования .34
2.3. Пространственная дифференциация геосистем южного Прибайкалья .49
2.4. Специфика самоорганизации геосистем района исследований 58
2.5. Выводы .71
ГЛАВА 3. Особенности самоорганизации геосистем района исследований 74
3.1. Постановка задачи 74
3.2. Влияние фактора развития на формирование геосистем 74
3.3. Региональные рубежи и физико-географическое районирование южного Прибайкалья .78
3.4 Выводы 84
ГЛАВА 4. Межкомпонентные взаимосвязи и направления изменений геосистем . 86
4.1. Постановка задачи 86
4.2 Взаимосвязи компонентов геосистем .86
4.3. Характер самоорганизации геосистем южного Прибайкалья 91
4.4. Антропогенная нарушенность геосистем района исследований 93
4.5. Устойчивость геосистем южного Прибайкалья 96
4.6. Выводы 100
Заключение .101
Список литературы
- Развитие представлений о самоорганизации геосистем
- Пространственная дифференциация геосистем южного Прибайкалья
- Региональные рубежи и физико-географическое районирование южного Прибайкалья
- Характер самоорганизации геосистем южного Прибайкалья
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Исследование пространственно-временной самоорганизации геосистем является одной из наиболее важных проблем в ландшафтоведении. Ее решение во многом определяется современными подходами к изучению самоорганизации геосистем, которые позволяют при оценке комплекса факторов самоорганизации сформировать представление о современном характере функционирования геосистем и дать прогноз их изменений. Считается, что, самоорганизация геосистем – это процесс формирования, сохранения и упорядоченного преобразования целостности за счет ряда факторов: развития, взаимосвязей компонентов геосистем, вещественно-энергетического обмена, согласованности протекающих процессов.
Особую актуальность исследование самоорганизации геосистем приобретает в связи с расположением южного Прибайкалья в пределах Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) и Саяно-Байкальской орогенической области. Высокая тектоническая активность, неоген-четвертичный (базальтовый) вулканизм, повышенные значения эндогенного теплового потока влияют на факторы самоорганизации геосистем, что сказывается на формировании новых рубежей, сохранении реликтовых и развитии новых компонентов геосистем. Южное Прибайкалье характеризуется большим разнообразием и контрастностью ландшафтов на близко расположенных участках, что делает район исследования уникальным полигоном для решения задач по выявлению факторов самоорганизации геосистем.
Степень разработанности проблемы. Концепция самоорганизации получила свое развитие в 50-60-е гг. XX в. в связи с возникновением нового научного направления – синергетики, в рамках которого изучались самоорганизующиеся системы, рассматривались общие закономерности развития систем любой природы. Г. Хакеном было дано определение понятий организации и самоорганизации, выполнен ряд работ по этой тематике. На основе представлений о самоорганизации А.Д. Армандом [1988, 1992] была разработана теория географических процессов, сформулированы общие принципы развития географических систем. С именем В.Б. Сочавы [1978], связано учение о геосистемах, где были даны основы, заложенные впоследствии в понимание факторов самоорганизации геосистем. Комплексным исследованиям посвящены работы Т.И. Коноваловой [2012] по самоорганизации геосистем юга Средней Сибири, а также В.И. Булатова, Д.В. Черных [2002] по организации горных территорий Алтая.
Цель исследования – выявить особенности самоорганизации геосистем южного Прибайкалья.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
-
Проанализировать понятие «самоорганизация»;
-
Выявить общие факторы самоорганизации геосистем;
-
Определить ведущие факторы самоорганизации геосистем южного Прибайкалья;
-
Применить полученные данные для оценки современного состояния геосистем исследуемой территории;
-
Выявить тенденции естественных и антропогенных преобразований геосистем;
-
Разработать и создать среднемасштабную карту геосистем южного Прибайкалья и комплексную легенду к ней.
Объект исследования – территория южного Прибайкалья, которую составляют: Тункинская долина, северный и северо-восточный макросклоны хр. Хамар-Дабан, юго-восточная часть Восточного Саяна.
Предмет исследования – выявление факторов самоорганизации геосистем южного Прибайкалья.
Исходный материал. Работа выполнялась в рамках базовых проектов НИР Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН: 65.3.6. «Теоретические основы геоинформационного моделирования и картографирования территориального развития в изменчивой природно-экономической среде»; 7.12.3. Трансформация природы и общества Сибири и сопредельных территорий в условиях глобальных изменений окружающей среды; по проектам РФФИ №12-05-00819-а «Пространственно-временная организация таежных геосистем Сибири» и № 16-05-00902 «Механизмы самоорганизации геосистем Прибайкалья».
Методология и методы исследования. Методическая основа работы формировалась на учении о геосистемах В.Б. Сочавы, трудах по самоорганизации, картографированию, динамике и функционированию геосистем (А.Д. Арманд, А.В. Белов, В.И. Булатов, В.Б. Выркин, А.А. Григорьев, Я. Демек, А.Г. Исаченко, Т.И. Коновалова, А.В. Поздняков, Ю.Г. Пузаченко, А.Ю. Ретеюм, Ю.М. Семенов, В.А. Снытко, Т.Т. Тайсаев, А.К. Черкашин, Д.В. Черных, Ф.Я. Шипунов, Г. Хакен).
Изучение факторов самоорганизации геосистем южного Прибайкалья выполнено с использованием методов комплексных физико-географических исследований, полевых маршрутных наблюдений, проведенных в 2010-2013 гг., дешифрирования космических снимков, картографического, сравнительно-географического методов, ГИС, анализа литературных и картографических источников.
Научная новизна:
выявлены ведущие факторы пространственно-временной самоорганизации геосистем южного Прибайкалья: вещественно-энергетический обмен, развитие;
раскрыто влияние энергонесущих элементов глубинного строения Земли на формирование геосистем района исследований;
выполнено среднемасштабное геосистемное картографирование южного Прибайкалья, отражающее эволюционные, неотектонические, факторально-динамические характеристики геосистем исследуемой территории;
установлено, что для большинства геосистем района характерны жесткие и дискретные взаимосвязи между компонентами.
Теоретическая и практическая значимость. Выявлены основные факторы самоорганизации геосистем геодинамически активных районов. Созданные среднемасштабные карты представляют практический интерес для проведения ландшафтного мониторинга. Материалы диссертации используются в курсе лекций «Физическая география России» на географическом факультете ИГУ. Результаты диссертации могут применяться в сфере ландшафтного планирования и оптимизации природопользования.
Личный вклад автора. В процессе проведенных исследований впервые рассмотрены факторы и этапы самоорганизации геосистем, находящиеся в тектонически активных областях Байкальской рифтовой и Саяно-Байкальской складчатой зон. Выявлен характер влияния эндогенных процессов на самоорганизацию геосистем района исследований; сформировано представление о взаимосвязях компонентов геосистем в его пределах. В коллективных работах автором были проведены ландшафтные исследования, созданы легенды и карты (масштаб 1:200 000) «Геосистемы южного Прибайкалья» и «Самоорганизация геосистем южного Прибайкалья».
Положения, выносимые на защиту:
-
Самоорганизация геосистем южного Прибайкалья происходит в условиях влияния энергонесущих элементов глубинного строения Земли, что вызывает модификацию ведущих факторов самоорганизации (развития, взаимосвязей, вещественно-энергетического обмена, резонанса процессов, устойчивости).
-
Специфика самоорганизации геосистем района исследований способствует сохранению реликтовых и возникновению молодых компонентов геосистем, образованию ландшафтных рубежей, «привязанных» к тектоническим структурам, районам повышенного притока эндогенного тепла Земли и проявления неоген-четвертичного вулканизма, сочетанию контрастных геосистем на близко расположенных участках территории.
-
В пределах территории происходит изменение самоорганизации геосистем, которое сопровождается формированием жестких и дискретных взаимосвязей. Антропогенное воздействие усиливает сложившиеся тенденции, создавая условия для быстрых, часто необратимых преобразований геосистем.
Достоверность результатов исследования обеспечивалась использованием данных полевых маршрутных исследований, GPS-привязке участков, использованию космических снимков Landsat, результатов дешифрирования космических снимков, литературных и картографических материалов, публикаций и отчетов научных экспедиций.
Апробация работы. Основные результаты исследования обсуждались на 12 международных и региональных конференциях: «Экологический риск и экологическая безопасность» (Иркутск, 2012); «Региональный отклик окружающей среды на глобальные изменения в Северо-Восточной и Центральной Азии» (Иркутск, 2012); «Современные проблемы регионального развития» (Биробиджан, 2012); «Исследования территориальных систем: теоретические, методологические и прикладные аспекты» (Киров, 2012); «Актуальные эколого-географические и социально-экономические проблемы Байкальского региона и
сопредельных территорий» (Улан-Удэ, 2013); «Структурно-динамические особенности, современное состояние и проблемы оптимизации ландшафтов» (Воронеж, 2013); «Актуальные проблемы экологии – 2013» (Гродно, 2013); «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов» (Казань, 2013); «Развитие географических знаний: научный поиск и новые методы исследований» (Иркутск, 2014); «ИнтерКарто-ИнтерГис-20» (Белгород, 2014), «Атласное картографирование: традиции и инновации» (Иркутск, 2015), «Международная экологическая студенческая конференция» (Новосибирск, 2015).
Публикации. Автором опубликовано 16 научных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы; содержит 121 страницу текста, 28 рисунков, 3 таблицы. Список использованной литературы включает 186 источников.
Развитие представлений о самоорганизации геосистем
Развитие представлений о самоорганизации геосистем Истоки идеи о самоорганизации относятся к древнегреческой философии и связаны с вопросами о происхождении мира. Так, Демокрит, утверждал, что мировой порядок возник из хаоса в результате столкновения частиц, которые, впоследствии, определенным образом упорядочились. Немецкие философы И. Кант и Ф. Шеллинг также писали о самоорганизации, рассуждая в своих работах о формировании планетарной системы [F.Paslack, 1991]. В XX в. концепция самоорганизации развивалась параллельно с кибернетикой, и была связана с трудами таких ученых, как У.Р.Эшби и Х.Ферстер [Ashby, 1947; Foerster,1960].
В 50-60-е гг. возникло научное направление – синергетика, в рамках которого изучались самоорганизующиеся системы, рассматривались общие закономерности развития систем любой природы. Предметом синергетических исследований являлось изучение общих принципов функционирования систем, в которых из хаотических состояний самопроизвольно возникают упорядоченные пространственные, временные и пространственно-временные структуры. Г. Хакен, в рамках синергетики, отмечал, что процесс упорядочения за счет согласованного взаимодействия множества элементов в открытой системе и есть самоорганизация. При специфическом внешнем воздействии система приобретает определенную структуру и характер функционирования, что определяет строго регулируемое поведение всех элементов системы, объединенных общими действиями; данный процесс именуется организация. Самоорганизующиеся же системы испытывают извне только неспецифическое воздействие [Хакен, 1980, 2000, 2004].
Результаты исследований, полученные в рамках синергетики в конце XX века, использовались практически во всех научных дисциплинах (физика, химия, социология, политика и др.), вследствие чего понятие самоорганизации получило различное толкование.
К примеру, считается, что самоорганизация является сложным явлением, выраженным множеством различных фаз на различных уровнях – от атома до Вселенной [Katalinic, 2010, p. 75].
Самоорганизация — это процесс, при котором возникает глобальная модель системы благодаря взаимодействию компонентов ее нижнего уровня [Camazin, 2001, p. 27].
Самоорганизация — это набор динамических факторов, влияние которых приводит к образованию структуры системы глобального уровня организации на основе взаимодействия компонентов на более низком уровне. Она основывается на четырех основных составляющих: положительных связях компонентов, способствующих созданию структур; отрицательных обратных связях, которые уравновешивают положительные; усилении колебаний (случайные блуждания, ошибки); множественных взаимодействиях индивидуумов или элементов в биологических системах, которые могут изменяться ими [Bonabeau, 1999]. Сущность самоорганизации состоит в том, что структура системы часто возникает без явного внешнего воздействия. Другими словами система формируется в результате взаимодействия между компонентами и обычно зависит от физической природы этих компонентов. Организации могут развиваться во времени или пространстве, поддерживать стабильную форму или форму переходных явлений. Общим ресурсом в рамках самоорганизации систем является диссипация [Berger, 2009].
Самоорганизация – это, в основном, процесс эволюции, где эффект воздействия окружающей среды является минимальным, т.е. она возникает там, где происходит развитие новых, сложных структур в самой системе. Эффекты самоорганизации могут быть поняты на основе анализа процессов изменения и естественного отбора, наряду с другими, экологически управляемыми процессами эволюции. Их познание имеет важное значение для понимания возникновения и развития жизни на Земле. Самоорганизация обычно вызвана внутренними вариациями процессов, которые обычно называют «колебания» или «шум». Она обычно ассоциируется с более сложными, нелинейными явлениями, а не с относительно простыми процессами поддержания структуры» [Katalinic, 2010].
Вместе с тем, ее смысл сводился, прежде всего, к тому, что это природный процесс, который переводит открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния в новое, устойчивое, с более высоким уровнем упорядоченности составных частей и взаимосвязей системы. Согласно теории самоорганизации систем, порядок во взаимосвязанной системе элементов может возникать вокруг так называемых «аттракторов», которые помогают создавать и удерживать стабильные тенденции в системе. Сила аттрактора описывается в терминах глубины и ширины его бассейна. С ландшафтной точки зрения процессы изменений рассматриваются в одном из двух способов: на поверхностном и на глубоком уровне [Dilts, 1998] .
Пространственная дифференциация геосистем южного Прибайкалья
Характерной чертой почвенного покрова северного макросклона Хамар-Дабан является наличие здесь буроземов, сформировавшихся под влиянием относительно мягкого климата [Мартынова, 1980]. Буроземы характерны для широколиственных и хвойно-широколиственных лесов и весьма специфичны для умеренно-теплого климата. Они распространены главным образом в средней части горно-лесного пояса в пихтовых и кедрово-пихтовых лесах с крупнотравьем, а также в тополевниках. Особый терморежим этих почв способствовал сохранению реликтовых растений.
В целом, свое распространение на хр.Хамар-Дабан получили горнолуговые и горно-луговые дерновые почвы, тундровые подбуры и подзолы, глеезёмы, щебнистые примитивные почвы, подбуры, бурозёмы, горно-луговые дерновые остепнённые почвы и подзолы иллювиально-гумусово-железистые. Подзолы, тёмные подбуры и грубогумусные бурозёмы слагают глубокие речные долины.
Наиболее высокие местоположения в гольцовом поясе хр. Тункинские гольцы занимают комплексы, состоящие из горных органогенно-щебнистых примитивных и тундровых гольцово-дерновых почв. В верхней части лесного пояса представлены подзолистые, мерзлотно-таежные (подбуры) глеевые почвы.
По наклонным предгорьям Тункинской долины распространение получили дерновые подтаежные, дерново-подзолистые иллювиально-железистые, серые лесные, подзолистые почвы. В западной части долины фрагментарно встречаются небольшие ареалы горных черноземов и черноземовидных почв. В Тункинской впадине сформировались болотные мерзлотные, пойменные заболоченные, мерзлотно-луговые и пойменные дерново-мерзлотные почвы.
В долине р. Иркут почвенный покров представлен пойменными (засоленными, дерновыми, заболоченными) и болотными почвами [Мартынов, 1965; Почвенный покров…, 1980 История развития района, влияние широтных закономерностей, своеобразные условия, созданные взаимодействием акватории Байкала, горнокотловинной системы, горного обрамления, петрологического состава горных пород, образование которых во многом было связано с тектоническими и магматическими процессами, вызванными развитием БРЗ, способствовали формированию эндемичных и сохранению реликтовых компонентов геосистем, и в целом – высокого ландшафтного разнообразия района.
На территории района исследований представлены как древние компоненты геосистем и их элементы (широкотравные кедрово-пихтовые с плаунами, ложно-подгольцовые кедровостланиковые, центрально-азиатские сухостепные), так и более молодые – гольцовые, лиственнично-таежные ерниковые, лугово-степные [Котовщикова, 2013д].
Согласно схеме физико-географического районирования [Михеев В.С., 1977], основной ландшафтно-типологический спектр района представлен двумя физико-географическими областями: Южно-Сибирской горной и Байкало-Джугджурской горнотаежной. Одновременно с этим, здесь фрагментарно присутствуют геосистемы, представляющие элементы Центрально-Азиатской сухостепной, Северо-Азиатской лесостепной физико-географических областей.
Восточный Саян на территории исследования представлен Тункинскими гольцами, массивом Мунку-Сардык, южной оконечностью Окинского плоскогорья. Формирование крутосклонового альпинотипного рельефа Восточного Саяна сопряжено с воздействием тектонических процессов, связанных с развитием БРЗ.
Здесь получили широкое развитие гольцовые альпинотипные с явлениями гляциального рельефа геосистемы. Гольцовый пояс представлен, как правило, горной тундрой; распространение получили каменистые, осоко-моховые, лишайниковые и щебенчато-лишайниковые группы фаций (рис. 14). Рис. 14. Высокогорная крутосклоновая каменистая дриадовая тундровая группа фаций (Восточный Саян).
Верхние части склонов заняты преимущественно лиственнично-редколесными мохово-травяными группами фаций. Здесь высотные пределы поясов на 100-200 метров превышают соответствующие показатели западных провинций Восточного Саяна.
Эти геосистемы в типологическом плане близки к геосистемам Забайкалья, не смотря на тесную орографическую связь с остальными частями Восточного Саяна. В пределах среднегорий преобладает темнохвойная тайга, прежде всего, кедровые зеленомошные на горных дерново-подзолистых и дерновых глубокопромерзающих почвах группы фаций. Нижние части склонов заняты подтаежными светлохвойными, преимущественно лиственничными травяными группами фаций на дерново-подзолистых почвах. В пространственном размещении геосистем Окинского плоскогорья прослеживается дифференциация, связанная, прежде всего, с уровнем увлажнения (рис. 15).
Региональные рубежи и физико-географическое районирование южного Прибайкалья
Ядром формирования и развития геосистем Южного Прибайкалья является кристаллический фундамент, который сложен докембрийскими глыбами, представляющими выступы древнейшего кристаллического фундамента Сибирской платформы (Хамар-Дабанской, Монгольской, Окинской, Тункинской, Каахемской); каледонские структуры (Тункинская, Джидинская, Косогольская, Саянская, Сангиленская), которые сформировались в теле раздробившегося кристаллического докембрийского субстрата [Обручев, 1946].
Выделяются 5 этапов изменения геосистем. 1 этап. На рубеже олигоцена и миоцена в условиях умеренно-теплого и влажного климата были развиты кипарисово-ольховниково-ниссовые хвощевые болотные геосистемы на аллювиально-озерных низменностях и широколиственные (граб, дуб, бук и др.) травяные с плаунами геосистемы - на слаборасчлененных поверхностях водоразделов [Думитрашко, 1946; Коновалова,2011]. Реликтом этих эпох на территории района исследований является плаун булавовидный (Lycopdium clavtum) и буроземы, которые сохранились в предгорьях Хамар-Дабана, обращенных к оз. Байкал [Белова, 1985].
Буроземы в настоящее время развиты под пихтовыми и пихтово-кедровыми крупнотравными геосистемами в пределах северного макросклона Хамар-Дабана. Их относят к реликтовым образованиям из-за специфичности микробиогеоценоза, состоящего, преимущественно, из олигонитрофильных бактерий [Мартынова, 1980]. Такой тип почв свойственен зоне хвойно-широколиственных лесов с умеренно-теплым и влажным климатом. Кроме того, и сами пихтарники П.Н. Крылов [1898] считал остатком древней флоры, дошедшей до нас с этого периода. 2 этап приурочен к миоцену, когда произошла активизация тектонических процессов, массовые излияния базальтов на фоне медленного поднятия Байкальского свода. Образовались мощные базальтовые покровы на территории Хамар-Дабана и Восточного Саяна. Интенсивные тектонические движения определили глубокое погружение кристаллического фундамента Тункинской котловины, на месте которой находилось пресноводное озеро. Начинается похолодание и ксерофитизация климата, завершившееся к концу миоцена формированием сухого умеренного климата, характерной чертой которого была сезонная дифференциация [Белова, 1985] .
Ландшафты также претерпевают изменения. Сокращаются площади хвощевых болотных и травяные геосистем, возрастает роль хвойных. На рубеже плиоцена в районе господствуют темнохвойные леса из ели, пихты, тсуги с примесью широколиственных пород, среднегорье занимают темнохвойные леса с кедром сибирским и единичными лиственницами сибирскими [Волкова, 1980; Васильев, 1958]. К этой эпохе принято относить формирование пихтовых широкотравных геосистем [Крылов, 1898]. В настоящее время реликты этого этапа встречаются в пределах речных долин в предгорьях Хамар-Дабана. Например, в долине р. Снежная представлены пихтовые с примесью кедра с фрагментами тополевников с участием неморальных реликтов (байкальская и алтайская анемона, горный пузырник, душистый ясменник, вальдштейния тройчатая) группы фаций. 3 этап. Интенсивные тектонические движения в позднем плиоцене обусловили поднятия горных систем вокруг Байкала и на востоке материка. Это привело к возникновению орографических преград, которые оказали влияние на циркуляцию атмосферы. Значительную роль стал играть Сибирский антициклон, который повлиял на трансформацию геосистем. В системе атмосферной циркуляции усилился западный перенос воздушных масс. Преобразования, связанные с нарастающей аридизацией, способствовали широкому распространению степных геосистем. Формируется Байкало-Алтайский лесостепной комплекс [Думитрашко, 1946]. На крутых склонах хребтов распространяются сухостепные геосистемы с остролодочником шишковидным (Oxytropis strobilacea), плаунками (Selaginella) и др., которые сохранились до настоящего времени [Белова, 1985]. 4 этап. Около 5-6 млн. лет назад наступила собственно рифтовая стадия развития Прибайкалья и впадины будущего Байкала. Развитие БРЗ около 5 млн. лет назад сопровождался поднятием восточной части Восточного Саяна, излиянием лав, интенсивным эрозионным расчленением и неоднократным оледенением наиболее высоко поднятых участков вдоль фланга Байкальского рифта, а также образованием Тункинской котловины [Кайнозойские отложения…, 1993]. Обширные по площади древние пенеплены были подняты на значительную высоту. К таким структурам относится и Окинское плоскогорье. История его развития, проявления рифтогенеза определила формирование своеобразия ландшафтных особенностей: замкнутость плоскогорья, окруженного со всех сторон горами, его высокогорный характер, экстраконтинентальные условия, повсеместное развитие многолетней мерзлоты, благодаря чему оно получило название «Тибет в миниатюре» [Обручев, 1946].
В высокогорных районах сформировались горные тундры и подгольцовые редколесья из кедра и пихты [Тюлина, 1950]. В таежном поясе доминировали елово-кедровые багульниковые и рододендроновые склоновые группы фаций, которые сохранились до настоящего времени. С этими событиями сопряжено формирование на побережье Байкала своеобразных темнохвойно-таежных комплексов с кедром сибирским (Pinuгеологичеs Sibirica) и кедровым стлаником (Pinus pumila), который рассматривается как типичный представитель Байкало-Джугджурской физико-географической области [Коновалова, 2010].
Характер самоорганизации геосистем южного Прибайкалья
Наиболее интенсивное воздействие на геосистемы происходит вокруг центров освоения территории – населенных пунктов. К примеру, значительные площади лесных земель в 60-х годах прошлого века были выделены под строительство города Байкальска, БЦБК, электроэнергетических и автотранспортных линий. Всё это привело к сокращению площадей, занятых темнохвойной тайгой и увеличению площади мелколиственных лесов; участилось количество пожаров [Котовщикова, 2014б].
В течение длительного времени горнотаежные геосистемы северозападного склона Хамар-Дабана испытывали воздействие промвыбросов БЦБК, что выражалось в повреждении хвои, увеличении доли усыхающих и ослабленных деревьев, что усугублялось природными (засушливые периоды, вспышки численности вредителей) и антропогенными (пожары) факторами [Выркина, 2000].
Геосистемы южного Прибайкалья испытывают нагрузку из-за рекреационной деятельности, зачастую стихийной. Наибольшую антропогенную нагрузку получают геосистемы в районах крупных населенных пунктов и курортов Аршан, Тунка, Кырен, Нилова Пустынь, Жемчуг, Байкальск, Слюдянка. В результате неорганизованного отдыха ежегодно расширяется сеть лесных дорог, внедорожной езды, троп; сокращаются ареалы редких растений.
Дополнительную нагрузку на геосистемы Тункинской котловины несет выпас скота, пашни, покосы. Перевыпас скота приводит к уплотнению почвы и нарушению тепло- и влагообмена, что обуславливает увеличение мощности и сроков сезонного промерзания и оттаивания пород. Травяной покров не успевает восстанавливаться, поверхность земли быстро прогревается и иссушается. Нарушение инфильтрации дождевых вод происходит на площадях, занятых покосами. Распашка большого количества земель в совокупности с котловинным засушливым климатом, легкостью механического состава почв; выпас скота и сенокосы приводят к усилению ветровой и водной эрозии почв. Хозяйственное использование и разрушение биологического потенциала земель, занятых реликтовыми центрально-азиатскими степными геосистемами, может привести к формированию ландшафтных условий, свойственных пустынным. Подгорные лесные, лесостепные и озерно-болотные низинные комплексы региона испытывают нагрузку, связанную с нарушением почвенно-растительного слоя.
Лесные пожары, вырубки, гари существенно меняют механизм вещественно- энергетического обмена в геосистемах. На больших открытых площадях, образовывающихся в результате пожаров и вырубок, происходит значительное изменение условий среды: доминирующими становятся процессы, характерные для данной физико-географической ситуации (остепнение, заболачивание) и приводит к необратимому изменению геосистем. Меняются условия функционирования геосистем: нарушение теплового и гидрологического режима. Так, коренные темнохвойные леса в прибрежной полосе, обладающие жесткими взаимосвями, в результате вырубок сменились мелколиственными.
Лесные пожары и вырубки также могут вызвать усиление эрозионных процессов вплоть до обнажения коренных пород [Выркин, 2010].
4.5.Устойчивость геосистем южного Прибайкалья В научной литературе существует много различных понятий и терминов, характеризующих устойчивость биологических и географических систем [Устойчивость геосистем,1983; Арманд, 1992; Белов, 2011, Абалаков, 2014].
В.Б. Сочава [1967, с. 23] и А.А. Крауклис [1974, с. 93] определяли устойчивость геосистем как «…свойство сохранять занимаемые площади и восстанавливать структуру после нарушения геосистем внешними факторами». В.В. Куликов [1976, с. 226] – как «…способность геосистем динамично сохранять свои параметры режим функционирования при влиянии возмущающих факторов». К.Н. Дьяконов [1974, с. 14] и В.И. Булатов [1977, с. 47] – как «…способность геосистем сохранять свою структуру во времени и пространстве». В.С. Преображенский [1974, 1983] подразумевал под устойчивостью способность геосистем испытывать внешние воздействия без разрушения. Таким образом, устойчивость геосистемы можно определить как способность сохранять свою структуру в пространстве и времени при изменяющихся условиях среды [Гришанков, 1977].
Факторы, обеспечивавшие относительно устойчивое состояние геосистемы на прежнем этапе, дестабилизируют ее на новом. В этой связи в свойстве устойчивости заложена информация о возникновении условий качественного преобразования геосистем, которая определяет их способность восстанавливать прежнее состояние после внешнего возмущения, либо адаптироваться к изменившимся условиям среды, переходить в новое состояние [Коновалова,2011;Holling, 1973; Orians,1975].
Определения устойчивости геосистем и ее оценка возможно только тогда, когда указывается фактор, по отношению к которому изучается устойчивость геосистем [Гродзинский, 1987]. Устойчивость геосистем – способность сохранять свою структуру и характер функционирования во времени и пространстве при внешних воздействиях [Котовщикова, 2014б]. Изменение структуры геосистемы и характера функционирования могут происходить под влиянием природных и антропогенных факторов [Белов, 2011; Абалаков, 2014].
Устойчивость геосистем к действию естественных (природных) и антропогенных возмущений обеспечивается механизмами, выработанными в процессе естественной эволюции. Устойчивость нельзя непосредственно измерить, поэтому при ее оценке используются косвенные признаки.
Дифференциация геосистем по степени устойчивости проводилась по следующим критериям [Коновалова,2011]: разнообразие, сложность взаимосвязей в геосистеме и их характер (жесткие, дискретные, гармоничные); видоизменения - отклонения от характеристик, заданных узловой геосистемой, отражающие направленность процессов преобразования подчиненных структур. Это определенные структурные и функциональные изменения, выраженные через различные динамические состояния (коренные - наиболее устойчивые; мнимокоренные - устойчивые; серийные - менее устойчивые; серийные факторальные - наименее устойчивые), и факторально-динамические ряды (лито-, крио-, гидроморфные и др.). Факторально-динамические ряды и динамические состояния отражают исторические взаимодействия различных геосистем, проявления преобразующей динамики.
Условия функционирования геосистем, их принадлежность к тем или иным геомам (типичность / нетипичность распространения), положение в определенных частях ареала - определяющие характеристики существования геосистем. Так, для района исследований типичное распространение получили геосистемы, представленные Южно-Сибирской горной и Байкало-Джугджурской горнотаежнойфизико-географическими областями. Не типичными, фрагментарно расположенными, являются геосистемы Центрально-Азиатской сухостепной и Северо-Азиатской лесостепной физико-географических областей. Площадь распространения геосистем Южно-Сибирской горной и Байкало-Джугджурской горнотаежной физико-географических областей существенно больше, чем геосистем Центрально-Азиатской сухостепной и Северо-Азиатской лесостепной областей, соответственно, сложнее их структура, и в связи с этим, больше их устойчивость.
Возраст геосистем и их компонентов также является критерием для оценки устойчивости. Геосистемы, имеющие в своем составе древние (реликтовые) и молодые компоненты имеют низкую устойчивость к внешним воздействиям, в силу слабой адаптации к изменениям среды. К таковым геосистемам относятся широкотравные кедрово-пихтовые с плаунами, ложно-подгольцовые кедровостланиковые, центрально-азиатские сухостепные.
Таким образом, в соответствии с учетом вышеизложенных критериев, было выдело пять категорий геосистем с разной степенью устойчивости по отношению к антропогенным факторам (табл. 3.).
Исследования показали, что к категории геосистем с очень низкой устойчивостью относятся сухостепные геосистемы центрально-азиатского типа, светлохвойные лишайниковые геосистемы развитые на песчаных отложениях с эоловыми формами рельефа, горно-таежные светлохвойные и гольцовые геосистемы байкало-джугджурского типа. Низкая категория устойчивости характерна для темнохвойно-таежных (кедрово-пихтовые леса) и высокогорных подгольцовых кашкарниковых геосистем южно-сибирского типа.